Environmental and biological controls on the geochemistry (δ18O, δ13C, Mg/Ca, and Sr/Ca) of living ostracods from Lake Geneva

ABSTRACT : Ostracods are benthic microcrustaceans enclosed in low-Mg calcite bivalves. Stable isotope compositions, Mg/Ca, and Sr/Ca ratios of ostracod fossil valves have proven useful to reconstruct past environmental conditions. Yet, several discrepancies persist and the influence of many factors remains unclear. It is the aim of this study to improve the use of ostracod valve geochemistry as palaeoenvironmental proxies by examining the extent of isotope fractionation and trace element partitioning during valve calcification. To achieve this, the environmental parameters (pH, temperature) and chemical composition of water (C-and O-isotope composition and calcium, magnesium, and strontium content) were measured at sites where living ostracods were sampled. The sampling was on a monthly basis over the course of one year at five different water depths (2, 5, 13, 33, and 70 m) in Lake Geneva, Switzerland. The one-year sampling enabled collection of environmental data for bottom and interstitial pore water. In littoral to sublittoral zones, C-isotope composition of DIC and the Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water are found to vary concomitantly with water temperature. This is due to the precipitation of calcite, which is induced by higher photosynthetic activity as temperature and/or solar radiation intensify in summer. In deeper zones, environmental parameters remain largely constant throughout the year. Variations of pH, DIC concentrations and C-isotope compositions in interstitial water result from aerobic as well as anaerobic respiration, calcite dissolution and methanogenesis. Bathymetric distribution, life cycles, and habitats were derived for 15 ostracod species and are predominantly related to water temperature and sediment texture. O-isotope compositions of ostracod valves in Lake Geneva reflect that of water and temperature. However, offsets of up to 3 permil are observed in comparison with proposed inorganic calcite precipitation equilibrium composition. Deprotonation of HCO3- and/or salt effect at crystallisation sites may explain the disequilibrium observed for O-isotopic compositions. C-isotope compositions of ostracod valves are not as well constrained and appear to be controlled by a complex interaction between habitat preferences and seasonal as well as spatial variations of the DIC isotope composition. For infaunal forms, C-isotope compositions reflect mainly the variation of DIC isotope composition in interstitial pore waters. For epifaunal forms, C-isotope compositions reflect the seasonal variation of DIC isotope compositions. C-isotope compositions of ostracod valves is at equilibrium with DIC except for a small number of species (L. inopinata, L. sanctipatricii and possibly C. ophtalmica, and I. beauchampi). Trace element uptake differs considerably from species to species. For most epifaunal forms, trace element content follows the seasonal cycle, recording temperature increases and/or variations of Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water. In contrast, infaunal forms are predominantly related to sediment pore water chemistry. RÉSUMÉ EN FRANÇAIS : Les ostracodes sont de petits crustacés benthiques qui possèdent une coquille faite de calcite à faible teneur en magnésium. La composition isotopique et les rapports Mg/Ca et Sr/Ca d'ostracodes fossiles ont été utilisés maintes fois avec succès pour effectuer des reconstructions paléoenvironnementales. Néanmoins, certains désaccords persistent sur l'interprétation de ces données. De plus, l'influence de certains facteurs pouvant biaiser le signal reste encore inconnue. Ainsi, le but de cette étude est de rendre plus performant l'emploi de la composition géochimique des ostracodes comme indicateur paléoenvironnemental. Pour réaliser cela, cinq sites situés dans le Léman à 2, 5, 13, 33 et 70 m de profondeur ont été choisis pour effectuer les échantillonnages. Chaque site a été visité une fois par mois durant une année. Les différents paramètres environnementaux (pH, température) ainsi que la composition géochimique de l'eau (composition isotopique de l'oxygène et du carbone ainsi que teneur en calcium, magnésium et strontium) ont été déterminés pour chaque campagne. Des ostracodes vivants ont été récoltés au cinq sites en même temps que les échantillons d'eau. Ce travail de terrain a permis de caractériser la géochimie de l'eau se trouvant juste au-dessus des sédiments ainsi que celle de l'eau se trouvant dans les interstices du sédiment. Dans les zones littorales à sublittorales, la composition isotopique du carbone inorganique dissout (CID) ainsi que les rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau varient linéairement avec la température. Ceci peut être expliqué par la précipitation de calcite qui est contrôlée par l'activité photosynthétique, variant elle même linéairement avec la température. Dans les zones plus profondes, les paramètres environnementaux restent relativement constants tout au long de l'année. Les variations du pH, de la concentration et de la composition isotopique du CID dans les sédiments résultent de la libération de carbone engendrée par la dégradation de la matière organique avec présence d'oxygène ou via réduction de nitrates et de sulfates, par la dissolution de carbonates, ainsi que par la méthanogenèse. La distribution bathymétrique, le cycle de vie ainsi que l'habitat de 15 espèces ont été déterminés. Ceux-ci sont principalement reliés à la température de l'eau et à la texture des sédiments. La composition isotopique de l'oxygène des valves d'ostracodes reflète celle de l'eau et la température qui régnait lors de la calcification. Néanmoins, des écarts pouvant aller jusqu'à 3 0/00 par rapport à l'équilibre théorique ont été obtenus. La déprotonation de HCO3 ou un 'effet de sel' pourrait être à l'origine du déséquilibre observé. La composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes n'est pas aussi bien cernée. Celle-ci semble être principalement contrôlée par une interaction complexe entre l'habitat des ostracodes et les variations saisonnières et spatiales de la composition isotopique du CID. Pour les espèces endofaunes, la composition isotopique du carbone reflète principalement la variation de la composition isotopique du CID à l'intérieur des sédiments. Pour les formes épifaunes, c'est la variation saisonnière de la composition du CID qui contrôle celle de la coquille des ostracodes. En général, la composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes est en équilibre avec celle de CID, hormis pour quelques rares espèces (L. inopinata, L. sanctipatricii et peut-être C. ophtalmica et I. beauchampi). L'incorporation des éléments traces diffère passablement d'une espèce à l'autre. Pour la plupart des espèces épifaunes, la teneur en éléments traces des coquilles reflète les variations saisonnières. Ces espèces semblent enregistrer les variations soit de la température soit des rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau. La teneur en élément traces des formes infaunales, au contraire, est principalement reliée à la chimie de l'eau interstitielle. RÉSUMÉ GRAND-PUBLIC : La connaissance de l'évolution du climat dans le futur est primordiale pour notre société, car elle permet de développer différentes stratégies pour faire face aux problèmes engendrés pas le changement climatique : stratégies environnementale, humanitaire, ou encore économique. Cette problématique est actuellement, à juste titre, sujet d'une vive préoccupation. La géologie peut-elle contribuer à l'effort communautaire entrepris? Naturellement, ce sont les climatologues qui sont sur le devant de la scène. Il n'empêche que ces derniers, pour pouvoir prédire l'avenir, doivent s'appuyer sur le passé. La géologie est alors d'un grand intérêt car c'est effectivement la seule science qui permette d'estimer les variations climatiques à grande échelle sur de longues périodes. Ainsi, voulant moi-même contribuer aux recherches menées dans ce domaine, je me suis tourné à la fin de mes études vers la paléoclimatologie, science qui a pour but de reconstruire le climat des temps anciens. Nous nous sommes rendu compte que l'évolution climatique de la région où nous habitons n'avait pas encore fait le sujet d'études approfondies. Il est pourtant important de connaître la variation locale des changements climatiques pour obtenir des modèles climatiques fiables. En conséquence, un vaste projet a vu le jour : reconstruire, à l'aide des sédiments du lac Léman, les variations paléoclimatiques et paléo-environnementales depuis le retrait du Glacier de Rhône, il y a environ 15'000 ans, jusqu'à nos jours. Pour ce genre de travail, la géochimie, qui est une forme de chimie, utilisée en science de la terre regroupant la chimie classique et la chimie isotopique, est une alliée particulièrement efficace. Elle permet en effet, via différentes mesures faites sur des archives géologiques (par exemple des fossiles ou des sédiments) d'obtenir des informations, souvent quantitatives, sur les conditions (le climat, la flore ou encore la bio productivité, etc...) qui régnaient il y a fort longtemps. Les coquilles d'ostracodes, qui sont de petits animaux vivant au fond des lacs, sont une des archives les plus prometteuses. Ces animaux sont des petits crustacés s'entourant d'une coquille calcaire qu'ils sécrètent eux-mêmes. A la mort de l'animal, la coquille est intégrée dans les sédiments et reste intacte à travers les âges. Des études ont montré qu'en analysant la géochimie de ces coquilles fossiles, il est possible de reconstruire les conditions environnementales qui régnaient à l'époque de vie de ces fossiles. Cette démarche nécessite qu'une condition bien précise soit remplie: la composition géochimique de la coquille doit enregistrer de manière fidèle la chimie de l'eau et/ou la température de l'eau présentes au moment de la sécrétion de la coquille. Le but spécifique de notre recherche a précisément été d'étudier la façon dont la chimie de l'eau ainsi que sa température sont enregistrées dans la coquillé des ostracodes. Une fois les relations entre ces divers paramètres dans l'étant actuel du système établies, il sera alors possible de les utiliser pour interpréter des données issues de coquilles fossiles. Pour ce faire, nous avons mesuré la température de l'eau de manière continue et récolté mensuellement des échantillons d'eau et des ostracodes vivants pendant une année. Cinq sites situés à 2, 5, 13, 33 et 70 mètres de profondeur ont été choisis pour effectuer ces échantillonnages dans le Léman. Le travail de terrain nous a amené à étudier la biologie de 15 espèces. Nous avons pu établir la profondeur à laquelle vivent ces animaux, leur période de développement ainsi que leur habitat respectifs. Ces résultats ont permis de mieux cerner la relation qu'il existe entre la chimie de l'eau, sa température et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes. Nous avons ainsi pu confirmer que les coquilles d'ostracodes enregistrent de manière fidèle la composition chimique et isotopique de l'eau. De même, nous avons pu établir de manière plus précise l'effet de la température sur la géochimie des coquilles. Néanmoins, les relations trouvées entre ces trois éléments sont plus complexes pour certaines espèces, cette complexité étant souvent liée à un caractère spécifique de leur écologie. Nous avons mis en lumière certains effets qui biaisent les résultats et défini précisément les conditions dans lesquelles on peut s'attendre à avoir des difficultés dans leur interprétation. Maintenant que nous avons établi les relations entre le climat actuel et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes actuels, nous pouvons, sur la base de ce modèle, reconstruire le climat depuis le retrait du Glacier du Rhône jusqu'à nos jours à l'aide d'ostracodes fossiles. Mais cela est une autre histoire et fera, je l'espère, le sujet de nos futures recherches.

Thermomechanical analysis of strain localization in a ductile detachment zone

At the latitude of the Thor-Odin dome (British Columbia) the Columbia River Detachment defines the eastern margin of the Shuswap metamorphic core complex and localizes in a 1 km thick muscovite-bearing quartzite mylonite. We present a combined Ar-40/Ar-39, (micro) structural, and oxygen isotope study of the deformation history in the detachment and evaluate the spatial and temporal relationships between microstructure formation and localization of strain. High-precision Ar-40/Ar-39 geochronology from different levels in the mylonite delineates a pattern of increasingly younger (49.0 to 47.9 Ma) deformation ages in deeper levels of the mylonitic footwall. The correlation of Ar-40/Ar-39 ages with decreasing deformation temperatures (similar to 550 degrees-400 degrees C) in the top 200 m of the mylonite indicates that deformation migrated downward from the contact with the hanging wall. Strain localization was diachronous in progressively deeper levels of the footwall and was likely controlled by fluid-assisted strain hardening due to advective heat removal and contemporaneous reaction weakening due to dissolution-reprecipitation of white mica. The observed constant high-stress microstructures across the entire detachment indicate that flow stress was buffered by the interplay of strain rate and temperature, where high strain rates at elevated temperature produced the same microstructure as lower strain rates under decreasing temperature conditions. The combined data suggest that the complex interplay among temporally nonuniform rates of footwall exhumation, heat advection, and embrittlement by meteoric fluids strongly determines the thermomechanical behavior of extensional detachments.

Insights into shallow magmatic processes in large silicic magma bodies: the trace element record in the Fish Canyon magma body, Colorado

Highly evolved rhyolite glass plus near-solidus mineral assemblages in voluminous, dacitic, crystal-rich ignimbrites provide an opportunity to evaluate the late magmatic evolution of granodiorite batholiths. This study reports laser-ablation ICP-MS analyses of trace element concentrations in feldspars, hornblende, biotite, titanite, zircon, magnetite, and interstitial glass of the crystal-rich Fish Canyon Tuff. The high-silica rhyolite glass is characterized by relatively high concentrations of feldspar-compatible elements (e.g., 100 ppm Sr and 500 ppm Ba) and low concentrations of Y (< 7 ppm) and HREE (&SIM; 1 ppm Yb), hence high LREE/HREE (Ce/Yb > 40) compared to many well-studied high-silica rhyolite glasses and whole-rock compositions. Most minerals record some trace element heterogeneities, with, in particular, one large hornblende phenocryst showing four- to six-fold core-to-rim increases in Sr and Ba coupled with a decrease in Sc. The depletions of Y and HREE in the Fish Canyon glass relative to the whole-rock composition (concentrations in glass &SIM; 30% of those in whole rocks) reflect late crystallization of phases wherein these elements were compatible. As garnet is not stable at the low-P conditions at which the Fish Canyon magma crystallized, we show that a combination of modally abundant hornblende (&SIM; 4%) + titanite (&SIM; 0.5-1%) and the highly polymerized nature of the rhyolitic liquid led to Y and HREE depletions in melt. Relatively high Sr and Ba contents in glass and rimward Sr and Ba increases in euhedral, concentrically zoned hornblende suggest partial feldspar dissolution and a late release of these elements to the melt as hornblende was crystallizing, in agreement with textural evidence for feldspar (and quartz) resorption. Both observations are consistent with thermal rejuvenation of the magma body prior to eruption, during which the proportion of melt increased via feldspar and quartz dissolution, even as hydrous and accessory phases were crystallizing. Sr/Y in Fish Canyon glass (13-18) is lower than the typical ``adakitic'' value (> 40), confirming that high Sr/Y is a reliable indicator of high-pressure magma generation and/or differentiation wherein garnet is implicated.

Els marges del pensament polític contemporani

La crisi i esfondrament del pensament metafísic heretat de la modernitat deixa la filosofia contemporània davant d'un nou paradigma on el coneixement s’ha de construir prescindint de tota identitat i fonamentació. El meu projecte s’estableix com un recorregut descendent que parteix d’un àmbit concret, com és el del problema de la manca de fonamentació en la filosofia política contemporània, per arribar a la veritable arrel del problema general que no és altre que la mateixa naturalesa del llenguatge filosòfic. El punt de partida és la pregunta sobre la possibilitat d’una filosofia política en termes postmetafísics. La filosofia política, atrapada entre les forces de la tirania unitària del concepte metafísic i la dissolució pràctica en pro de la realitat instrumental, traça ponts cap a l’estètica i la deconstrucció, que tenen com a corol•lari final qüestionar-nos els propis límits del pensament polític. El concepte d’impolític és una sortida deconstructiva a aquest atzucac. Des d’Esposito, Rancière, Nancy, però sobretot Massimo Cacciari, he aprofundit en el paradigma postmetafísic que origina aquesta negació política de la pròpia política, política com els seus límits, relació com a distància i identitat com a silenci. És evident que la clau de volta és l’herència i recepció contemporània de Nietzsche i la seva crítica a la transcendentalitat moderna en el sí de l’elaboració d’un coneixement en un naufragi constant pel fracàs de la síntesi que anhela. És aquesta herència la que ha possibilitat aquest pensament negatiu contemporani, el del joc wittgensteinià, la deconstrucció del valor que queda convertit en el seu propi marge (Derrida). Definim així no només una comunitat política basada en la incommensurabilitat dels seus membres alhora buits de contingut (Musil), sinó un model de llenguatge que és el seu propi silenci, un llenguatge en contínua lluita contra sí mateix. El meu projecte és una relectura d’aquesta veritat no identitària on el concepte de diàleg pren una importància cabdal. La filosofia de la música aquí es presenta com un terreny fèrtil d’eines conceptuals a l’hora de desenvolupar-ho. La música és el llenguatge negatiu que només troba possibilitat en la seva pròpia impossibilitat de contingut sintètic. Més enllà de les referències obligatòries a chönberg i Adorno entre altres, el camí iniciat per Bergson amb la introducció de la temporalitat a la discussió obra la porta al paper de l’esdveniment en aquest discurs sobre la impossibilitat. Tornant a la filosofia, on el propi llenguatge filosòfic es defineix ja com a impossible, l’esdeveniment reobre l’antiga tensió entre l’escriptura i la paraula viva, veritable fonament del problema, i vèrtex de la possibilitat d’aquesta filosofia impossible.

Controls on ostracod valve geochemistry, Part 1: Variations of environmental parameters in ostracod (micro-)habitats

The variations of environmental conditions (T°, pH, δ13CDIC, [DIC], δ18O, Mg/Ca, and Sr/Ca) of ostracod habitats were examined to determine the controls of environmental parameters on the chemical and isotopic composition of ostracod valves. Results of a one-year monitoring of environmental parameters at five sites, with depths of between 2 and 70 m, in Lake Geneva indicate that in littoral to sub-littoral zones (2, 5, and 13 m), the chemical composition of bottom water varies seasonally in concert with changes in temperature and photosynthetic activity. An increase of temperature and photosynthetic activity leads to an increase in δ13C values of DIC and to precipitation of authigenic calcite, which results in a concomitant increase of Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water. In deeper sites (33 and 70 m), the composition of bottom water remains constant throughout the year and isotopic values and trace element contents are similar to those of deep water within the lake. The chemical composition of interstitial pore water also does not reflect seasonal variations but is controlled by calcite dissolution, aerobic respiration, anaerobic respiration with reduction of sulphate and/or nitrate, and methanogenesis that may occur in the sediment pores. Relative influence of each of these factors on the pore water geochemistry depends on sediment thickness and texture, oxygen content in bottom as well as pore water. Variations of chemical compositions of the ostracod valves of this study vary according to the specific ecology of the ostracod species analysed, that is its life-cycle and its (micro-)habitat. Littoral species have compositions that are related to the seasonal variations of temperature, δ13C values of DIC, and of Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water. In contrast, the compositions of profundal species are largely controlled by variations of pore fluids along sediment depth profiles according to the specific depth preference of the species. The control on the geochemistry of sub-littoral species is a combination of controls for the littoral and profundal species as well as the specific ecology of the species.

In vivo enzymatic activity of acetylCoA synthetase in skeletal muscle revealed by 13C turnover from hyperpolarized [1-13C]acetate to [1-13C]acetylcarnitine

BACKGROUND: Acetate metabolism in skeletal muscle is regulated by acetylCoA synthetase (ACS). The main function of ACS is to provide cells with acetylCoA, a key molecule for numerous metabolic pathways including fatty acid and cholesterol synthesis and the Krebs cycle. METHODS: Hyperpolarized [1-(13)C]acetate prepared via dissolution dynamic nuclear polarization was injected intravenously at different concentrations into rats. The (13)C magnetic resonance signals of [1-(13)C]acetate and [1-(13)C]acetylcarnitine were recorded in vivo for 1min. The kinetic rate constants related to the transformation of acetate into acetylcarnitine were deduced from the 3s time resolution measurements using two approaches, either mathematical modeling or relative metabolite ratios. RESULTS: Although separated by two biochemical transformations, a kinetic analysis of the (13)C label flow from [1-(13)C]acetate to [1-(13)C]acetylcarnitine led to a unique determination of the activity of ACS. The in vivo Michaelis constants for ACS were KM=0.35±0.13mM and Vmax=0.199±0.031μmol/g/min. CONCLUSIONS: The conversion rates from hyperpolarized acetate into acetylcarnitine were quantified in vivo and, although separated by two enzymatic reactions, these rates uniquely defined the activity of ACS. The conversion rates associated with ACS were obtained using two analytical approaches, both methods yielding similar results. GENERAL SIGNIFICANCE: This study demonstrates the feasibility of directly measuring ACS activity in vivo and, since the activity of ACS can be affected by various pathological states such as cancer or diabetes, the proposed method could be used to non-invasively probe metabolic signatures of ACS in diseased tissue.

Weathering and the mobility of phosphorus in the catchments and forefields of the Rhone and Oberaar glaciers, central Switzerland: Implications for the global phosphorus cycle on glacial-interglacial timescales

In this study we evaluate the dynamics of the biophile element phosphorus (P) in the catchment and proglacial areas of the Rhone and Oberaar glaciers (central Switzerland). We analysed erosion and dissolution rates of P-containing minerals in the subglacial environment by sampling water and suspended sediment in glacier outlets during three ablation and two accumulation seasons. We also quantified biogeochemical weathering rates of detrital P in proglacial sedimentary deposits using two chronosequences of samples of fresh, suspended, material obtained from the Oberaar and Rhone water outlets, Little-Ice-Age (LIA) moraines and Younger Dryas (YD) tills in each catchment. Subglacial P weathering is mainly a physical process and detrital P represents more than 99%, of the precipitation-corrected total P denudation flux (234 and 540 kg km(-2) yr(-1) for the Rhone and Oberaar catchments, respectively). The calculated detrital P flux rates are three to almost five times higher than the world average flux. The precipitation-corrected soluble reactive P (SRP) flux corresponds to 1.88-1.99 kg km(-2) yr(-1) (Rhone) and 2.12-2.44 kg km(-2) yr(-1) (Oberaar), respectively. These fluxes are comparable to those of tropical rivers draining transport-limited, tectonically inactive weathering areas. In order to evaluate the efficiency of detrital P weathering in the Rhone and Oberaar proglacial areas, we systematically graded apatite grains extracted from the chronosequence in each catchment relative to weathering-induced changes in their surface morphologies (grades 1-4). Fresh apatite grains are heavily indented and dissolution rounded (grade 1). LIA grains from two 0-10 cm deep moraine samples show extensive dissolution etching, similar to surface grains from the YD profile (mean grades 2.7, 3.5 and 3.5, respectively). In these proglacial deposits, the weathering front deepens progressively as a function of time due to biocorrosion in the evolving acidic pedosphere, with mechanical indentations on grains acting as sites of preferential dissolution. We also measured iron-bound, organic and detrital P concentrations in the chronosequence and show that organic and iron-bound P has almost completely replaced detrital P in the top layers of the YD profiles. Detrital P weathering rates are calculated as 3 10 and 280 kg km(-2) yr(-1) for LIA moraines and 10 kg km(-2) yr(-1) for YD tills. During the first 300 years of glacial sediment exposure P dissolution rates are shown to be approximately 70 times higher than the mean global dissolved P flux from ice-free continents. After 11.6 kyr the flux is 2.5 times the global mean. These data strengthen the argument for substantial changes in the global dissolved P flux on glacial-interglacial timescales. A crude extrapolation from the data described here suggests that the global dissolved P flux may increase by 40-45% during the first few hundred years of a deglaciation phase

Estudio de la extracción química del fe en madera arqueológica subacuatica tratada previamente con peg 4000

Debido a la gran cantidad de muestras arqueológicas impregnadas con PEG que se encuentran contaminadas por compuestos insolubles de hierro, se plantea la posible extracción y formación de complejos Fe-L (L=PBTC) y sus efectos en (i) la estructura de la matriz orgánica, (ii) la estructura y propiedades físicas del PEG y (iii) el comportamiento de la muestra en la etapa posterior de almacenamiento. El proyecto analiza la formación de compuestos químicos y posibles modificaciones estructurales en el proceso de extracción del hierro. Consiste en un estudio sistemático de un sistema químico y su influencia en los procesos de precipitación de Fe3+ en medio acuoso. El proyecto se fundamenta en: (1) desarrollar un proceso experimental de optimización para la extracción de las sales contaminantes y (2) encontrar las técnicas analíticas óptimas que permitan apreciar modificaciones estructurales de los diferentes sistemas. Se determina la cantidad de hierro extraído mediante A.A. Las interacciones entre PBTC y PEG se analizan por IR. Las modificaciones de determinadas propiedades físicas se determinan por DSC y las estructurales mediante SEM. En las condiciones termodinámicas óptimas se obtiene una extracción superficial del hierro (30-35%). La disolución del PEG origina modificaciones de la masa y el volumen de la muestra

Sulfur speciation and stable isotope trends of water-soluble sulfates in mine tailings profiles

Sulfur speciation and the sources of water-soluble sulfate in three oxidizing sulfidic mine tailings impoundments were investigated by selective dissolution and stable isotopes. The studied tailings impoundments-Piuquenes, Cauquenes, and Salvador No. 1-formed from the exploitation of the Rio Blanco/La Andina, El Teniente, and El Salvador Chilean porphyry copper deposits, which are located in Alpine, Mediterranean, and hyperarid climates, respectively. The water-soluble sulfate may originate from dissolution of primary ore sulfates (e.g., gypsum, anhydrite, jarosite) or from oxidation of sulfide minerals exposed to aerobic conditions during mining activity. With increasing aridity and decreasing pyrite content of the tailings, the sulfur speciation in the unsaturated oxidation zones showed a trend from dominantly Fe(Ill) oxyhydroxide fixed sulfate (e.g., jarosite and schwertmannite) in Piuquenes toward increasing presence of water-soluble sulfate at Cauquenes and Salvador No. 1. In the saturated primary zones, sulfate is predominantly present in water-soluble form (mainly as anhydrite and/or gypsum). In the unsaturated zone at Piuquenes and Cauquenes,the delta(34)S(S04) values ranged from +0.5 parts per thousand to +2.0 parts per thousand and from -0.4 parts per thousand to +1.4 parts per thousand Vienna Canyon Diablo Troilite (V-CDT), respectively, indicating a major sulfate source from pyrite oxidation (delta(34)S(pyrite) -1.1 parts per thousand and -0.9 parts per thousand). In the saturated zone at Piuquenes and Cauquenes, the values ranged from -0.8%. to +0.3 parts per thousand and from +2.2 parts per thousand to +3.9 parts per thousand, respectively. At Cauquenes the 34 S enrichment in the saturated zone toward depth indicates the increasing contribution of isotopically heavy dissolved sulfate from primary anhydrite (similar to+10.9%o). At El Salvador No. 1, the delta(34)S(SO4) average value is -0.9 parts per thousand, suggesting dissolution of supergene sulfate minerals (jarosite, alunite, gypsum) with a delta(34)S similar to -0.7 parts per thousand as the most probable sulfate source. The gradual decrease Of delta(18)O(S04) values from the surface to the oxidation front in the tailings impoundments at Piuquenes (from -4.5 parts per thousand to -8.6 parts per thousand Vienna Standard Mean Ocean Water, V-SMOW) and at Cauquenes (from -1.3 parts per thousand to -3.5 parts per thousand) indicates the increasing importance of ferric iron as the main electron acceptor in the oxidation of pyrite. The different delta(18)O(SO4) values between the tailings impoundments studied here reflect the local climates.

Remediation of a marine shore tailings deposit and the importance of water-rock interaction on element cycling in the coastal aquifer

We present the study of the geochemical processes associated with the first successful remediation of a marine shore tailings deposit in a coastal desert environment (Bahia de Ite, in the Atacama Desert of Peru). The remediation approach implemented a wetland on top of the oxidized tailings. The site is characterized by a high hydrauliz gradient produced by agricultural irrigation on upstream gravel terraces that pushed river water (similar to 500 mg/L SO(4)) toward the sea and through the tailings deposit. The geochemical and isotopic (delta(2)H(water) and delta(18)O(water), delta(34)S(sulfate) , delta(18)O(sulfate)) approach applied here revealed that evaporite horizons (anhydrite and halite) in the gravel terraces are the source of increased concentrations of SO(4), Cl, and Na up to similar to 1500 mg/L in the springs at the base of the gravel terraces. Deeper groundwater interacting with underlying marine sequences increased the concentrations of SO(4), Cl, and Na up to 6000 mg/L and increased the alkalinity up to 923 mg/L CaCO(3) eq. in the coastal aquifer. These waters infiltrated into the tailings deposit at the shelf-tailings interface. Nonremediated tailings had a low-pH oxidation zone (pH 1-4) with significant accumulations of efflorescent salts (10-20 cm thick) at the surface because of upward capillary transport of metal cations in the arid climate. Remediated tailings were characterized by neutral pH and reducing conditions (pH similar to 7, Eh similar to 100 mV). As a result, most bivalent metals such as Cu, Zn, and Ni had very low concentrations (around 0.01 mg/L or below detection limit) because of reduction and sorption processes. In contrast, these reducing conditions increased the mobility of iron from two sources in this system: (1) The originally Fe(III)-rich oxidation zone, where Fe(II) was reduced during the remediation process and formed an Fe(II) plume, and (2) reductive dissolution of Fe(III) oxides present in the original shelf lithology formed an Fe-Mn plume at 10-m depth. These two Fe-rich plumes were pushed toward the shoreline where more oxidizing and higher pH conditions triggered the precipitation of Fe(HI)hydroxide coatings on silicates. These coatings acted as a filter for the arsenic, which naturally infiltrated with the river water (similar to 500 mu g/L As natural background) into the tailings deposit.

Le filtre invisible : l'obstacle du Sujet (conflits implicites dans les transferts culturels de France en Russie en philosophie)

Cette thèse est un travail de comparaison qui essaie de s'affranchir des dogmes ambiants afin de trouver une nouvelle voie, une autre façon de comprendre la culture intellectuelle en Russie. La présente recherche s'inscrit dans le cadre de l'épistémologie comparée dont l'objectif principal est d'éviter un travail par oppositions et de mettre en évidence les différences et les ressemblances des systèmes de connaissances dans deux mondes intellectuels : la Russie et le monde francophone.La question posée dans ce travail concerne le Sujet en philosophie en Russie, plus précisément la façon dominante de le voir et de le théoriser, qui joue un rôle important dans la formation de l'horizon d'attente intellectuelle. On trouve l'impact de cette attente intellectuelle particulière lors des transferts « culturels » des théories et des idées quand certaines de ces dernières passent et d'autres provoquent des résistances. Qu'est-ce qui définit alors le seuil de passage et quel obstacle [invisible ?) est la cause des malentendus ?La réponse trouvée est simple dans sa complexité : le dispositif de la *personne intégrale. Il s'agit d'un ensemble de discours et de pratiques qui valorise et rend possible certains comportements mettant en avant les idées de fusion et de collectivisme à différents niveaux de la vie sociale, par rapport à l'homme et à ses relations dans la société, et décourageant les idées d'individualisme au sens large du terme.Le dispositif de la *personne intégrale nous a permis de constater et d'expliquer une certaine continuité des valeurs et de la doxa dans les théories du Sujet au XIXe siècle en Russie, à l'époque soviétique et après la dissolution de l'URSS, ce qui, à première vue, pouvait paraître paradoxal. Les ruptures idéologiques importantes qu'a connues la Russie auraient dû susciter des changements dans la vision du Sujet. Or, d'une façon étonnante, aussi bien les slavophiles, les anarchistes que les marxistes soviétiques cherchaient à construire une théorie du Sujet fondée sur les principes d'organicisme, d'intégralité et d'ontologisme. Autrement dit, la conception matérialiste du Sujet à l'époque soviétique n'était pas fondamentalement distincte de celle que le XIXe siècle lui avait léguée. C'est la raison pour laquelle la période postsoviétique manifeste autant d'intérêt pour les valeurs d'intégralité, d'organisme vivant et d'ontologisme, qui trouvent leur place dans une grande partie des critiques adressées aux idées « postmodernes » proclamant une tout autre façon de voir les choses : le décentrement, la déconstruction, le multiple et l'hétérogène, ce qui ne peut que provoquer un grave conflit de valeurs.Il y avait une énigme à résoudre : qu'est-ce qui fait obstacle à la réception des théories du Sujet divisé ? Cette énigme, nous avons essayé de l'élucider en rassemblant patiemment les bribes entrelacées d'un gigantesque tissu, en tentant d'en montrer la paradoxale cohérence. Un autre travail reste à faire, qui consisterait à construire une hypothèse autrement hardie, celle qui saurait expliquer pourquoi un tel dispositif s'est mis en place en Russie à cette époque et pas ailleurs.

Linking temperature estimates and microstructures in deformed polymineralic mantle rocks

To constrain deformation temperatures of mantle shear zones, we studied a strike-slip shear zone (Hilti massif, Semail ophiolite, Oman) and focused on the interaction between microstructural mechanisms and chemical equilibration processes. Quantitative microfabric analysis on harzburgites with different deformation intensity (porphyroclastic tectonite, mylonite, and ultramylonite) was combined with orthopyroxene geothermometry. The average grain size of all phases decreases with decreasing shear zone thickness. Dynamic recrystallization of porphyroclasts in combination with dissolution-precipitation and nucleation result in small-sized, chemically equilibrated pyroxenes. The composition of orthopyroxene was used to calculate deformation temperatures. In the case of the porphyroclastic tectonites, the chemical composition of orthopyroxene has been reset by diffusion yielding temperature estimates of 880-900 degrees C. The mylonites were deformed by dislocation creep of olivine and show a broad range of calculated temperatures, which result from a combination of grain size reduction and inheritance of equilibrium compositions from earlier high-temperature events and diffusion. In mylonites, diffusion profiles combined with geothermometry and grain size analysis indicate a mylonitic deformation temperature of 800-900 degrees C possibly followed by diffusion. In ultramylonites, the smallest grains (<30 mu m) reveal equilibration at temperatures of similar to 700 degrees C during the last stages of ductile deformation, which was dominated by diffusion creep of olivine. Our results provide a crucial link between temperature and evolution of microstructures from dislocation creep to diffusion creep in mantle shear zones.

Estabilitat i diagènesis dels fitòlits de silici en els jaciments arqueològics

Estudi realitzat a partir d’una estada al Kimmel Center for Archaeological Research, Israel, entre 2010 i 2012. Els fitòlits són un dels components principals dels sediments arqueològics. Són relativament estables i menys propensos a la degradació biològica que altres restes vegetals, però també poden ser afectats per la diagènesis. Per entendre com la diagènesis afecta als fitòlits hem desenvolupat una aproximació experimental utilitzant solucions alcalines per determinar l’estabilitat individual de fitòlits fòssils i moderns. L’experimentació ha estat completada amb un estudi de camp a Izbet Sartah. Els resultats mostren com la diagènesis canvia la composició dels conjunts de fitòlits, i per tant afecta la interpretació arqueològica. Conseqüentment, hem desenvolupat un mètode per determinar l’estat de preservació dels fitòlits en els jaciments arqueològics. L’experimentació mostra com els fitòlits moderns són més solubles que els fitòlits fòssils. Tant els fitòlits fòssils com els moderns són menys estables si són cremats. No totes les morfologies es preserven igual, indicant així que hi ha unes morfologies més estables que unes altres. Els fitòlits amb decoracions delicades, especialment aquells formats a la inflorescència de gramínies, són més propensos a la dissolució que els de les fulles. L’avaluació de l’estat de preservació dels fitòlits en jaciments arqueològics es pot realitzar utilitzant un conjunt de tècniques com ara: l’Index de Variació de Fitòlits, el mètode de dissolució ràpida, la identificació de morfologies delicades i la utilització del FTIR. Proposem que la diagènesis dels fitòlits depèn directament de la quantitat inicial de fitòlits en els sediments, la velocitat de sedimentació, i la presència o absència de fitòlits i plantes modernes en l’àrea estudiada. Els resultats d’aquesta investigació han estat publicats en dos articles afegits al final de l’informe (Cabanes et al., 2011 i Cabanes et al., in press), presentats en congressos internacionals i utilitzats indirectament en altres investigacions.

Kinetics of crystal growth and equilibrium domains in eclogite of the Sesia Zone, Western Alps

Kinetics of crystal growth and equilibrium domains in eclogite of the Sesia Zone, Western Alps Darbellay Bastien Institut de Minéralogie et Géochimie Résumé grand public Comme toute matière, la roche est sensible à son environnement et cherche à s'adapter pour acquérir un état stable (état d'équilibre). Les changements des conditions physiques (température et pression) vont ainsi impliquer des modifications dans la roche. Le métamorphisme est l'étude de ces changements. Les minéraux qui constituent la roche peuvent modifier, leur structure, leur chimie ou être remplacer par d'autres minéraux plus stables. Il est ainsi crucial de déterminer les processus responsables et limitant de la croissance minérale. Trois processus permettent la croissance ; (1) la dissolution des éléments du réactant, (2) le transport de ces éléments vers le site de croissance, (3) l'incorporation de ces éléments dans la nouvelle structure. Cette thèse se focalise sur les structures des minéraux de haute pression (forme, zonation chimique, structure interne) pour essayer de déterminer les facteurs importants à l'origine de leur état final. Les zones d'étude se situent dans la zone de Sésia. La première partie traite de la problématique liée à l'incorporation d'un élément dans une structure minérale. A l'image de la croissance humaine, les irrégularités minéralogiques permettent de mettre en lumière un dysfonctionnement de la croissance due à un excès ou à une carence d'un élément. Bien dosé, cet élément est cependant essentiel à la croissance. Les zoisites (épidotes) des métabasites de la région de Cima di Bonze montrent une zonation chimique en sablier. Dans cette zonation la teneur en fer excède la capacité maximum que peut contenir la structure orthorhombique de la zoisite. Des défauts de structure permettent l'accommodation de cet excès. La zoisite peut ainsi adapter sa structure pour permettre l'incorporation d'une relativement grande quantité de fer. Les études précédentes montraient, pour des conditions similaires, la formation de deux épidotes distinctes. La deuxième partie se penche sur la compétition entre le minéral qui fait sa croissance et les minéraux (réactants) qui l'entourent. Les métapélites de la région du Monte Mucrone contiennent des grenats atollaires. Des études détaillées de la texture et de la zonation chimique du grenat ainsi qu'une modélisation thermodynamique ont permis de mieux cerner les facteurs importants responsables de la forme atollaire. Cette structure est obtenue par un changement du comportement de la croissance du grenat le long d'un chemin P-T hercynien. Dans un premier stade, le grenat croît rapidement et consume peu le quartz de la matrice. La croissance se fait ainsi le long des jointures des grains de quartz. Dans un second temps, les changements de conditions PT donnent une croissance lente du grenat et une forte consommation du quartz. Le grenat peut ainsi développer sa forme dodécaédrale classique. La troisième partie s'intéresse aux distances de transport par diffusion d'un élément (ici l'argon) durant la haute pression. Pour ce faire, un profile d'âges 40Ar/39Ar sur biotite a été mesuré depuis un veine de haute pression riche en argon jusque dans son encaissant (granitoïd du Monte Mucrone). Le profile montre une répartition des âges suivant une courbe de diffusion. Le transport se fait sur une longueur de deux centimètre avec l'aide d'un fluide. Il est réduit à une échelle millimétrique quand la phase fluide disparaît. Cette étude montre ainsi les difficultés de transport des éléments durant la haute pression ne permettant pas un rééquilibrage de la roche à grande échelle. Kinetics of crystal growth and equilibrium domains in eclogite of the Sesia Zone, Western Alps Darbellay Bastien Institut de Minéralogie et Géochimie Résumé de thèse Les processus de croissance (diffusion des éléments et les réactions d'interface) et les conditions dans lesquelles les minéraux grandissent (température, pression, fluide, composition chimique de la roche), déterminent la texture ainsi que la zonation des minéraux. Cette thèse se focalise, par le biais de textures peu communes, sur trois différents processus impliqués dans la croissance minérale à haute pression (Zone de Sésia, Alpes de l'Ouest, Italie). L'incorporation d'un élément dans une structure minérale ne peut se faire que dans des sites en accord avec la taille et la charge ionique de l'élément. De plus, la balance de charge doit être maintenue dans le minéral. La régularité de la structure cristalline fixe ainsi une limite maximum de concentration d'un élément donné. Les zoisites provenant des métabasites de la région de Cima di Bonze montrent des zonations en sablier caractérisées par une concentration anormale en fer. La zonation se marque par une différente teinte de biréfringence et par un plus grand angle d'extinction que le reste de la zoisite. Une inter-croissance de clinozoisite à l'intérieur de la structure orthorhombique de la zoisite peut ainsi être suspectée. Les analyses XRD (diffraction des rayons x) ainsi que les analyses Raman ne confirment pas cette suspicion. Seules les analyses TEM (microscope à électrons transmis) montrent des défauts de structure pouvant être interprétés comme des modules de clinozoisite. Ils ne peuvent cependant pas être considérés comme une phase thermodynamique. Un nouveau trou d'immiscibilité entre deux zoisite (X ep= 0.1 and Xep = 0.15) a ainsi pu être établi. Dans les métapélites la région du Monte Mucrone, des grenats fortement zonés montrent une évolution texturale singulière. Ils présentent une forme initiale de `champignon' qui se développe pour former une structure atollaire finale. L'étude conjuguée de la structure 3D et des zonations, ainsi que l'établissement d'un model thermodynamique, indiquent que ces structures proviennent de deux épisodes de croissances : (1) La croissance du grenat durant un chemin prograde hercynien (de 525 °C et 6.2 kbar à 640 °C et 9 kbar) permet la formation des textures atollaires. Elles sont le résultat d'une croissance poecilitique initiale suivie d'une croissance idiomorphique du grenat. (2) La structure est rendue plus complexe par la cristallisation d'un grenat homogène tout autour ainsi qu'à l'intérieur du grenat hercynien durant la haute pression alpine (550 °C and 20 kbar). L'arrivée de l'eau durant la haute pression facilite le transport d'éléments et permet une cristallisation rapide du grenat. La diffusion peut être un facteur limitant de la croissance minéralogique. Elle a aussi une grande importance pour la géochronologie. Une veine de haute pression à l'intérieur du granitoïde du Monte Mucrone a été étudiée dans le but de déterminer la distance de diffusion de l'argon. Le profile d'âges 40Ar/39Ar sur biotites, établi de la veine vers le métagranitoïde, suit une courbe de diffusion. Les âges sont élevés proche de la veine (800 Ma) puis décroissent jusqu'à des âges homogènes (170-150 Ma) à deux centimètres de la veine. La présence de fluide, marqué par de hautes concentrations en chlore, permet une diffusion centimétrique. Cependant, la distance est réduite à une échelle millimétrique quand le fluide est absent. Les très faibles distances de diffusion préservent les âges pré-alpins et impliquent un événement géologique pour les âges de 170-150 Ma. Kinetics of crystal growth and equilibrium domains in eclogite of the Sesia Zone, Western Alps Darbellay Bastien Institut de Minéralogie et Géochimie Thesis abstract Rock textures and zonings are the consequence of growth processes (element diffusion and interface reaction) steered by the environment in which they grew (pressure, differential stress, temperature, fluid and rock composition). The thesis presented here focuses on three different topics, each of it dealing with aspects of mineral growth processes during subduction, in a high-pressure environment. All studies were conducted in the Sesia Zone of the Western European Alps, Italy. The first study addresses the crystallography and geochemistry of element incorporation in zoisite, one of the major hydrous minerals found in subduction zone rocks. Elements can be incorporated into a mineral structure only on crystallographic sites that offer enough space for the ion and the overall charge balance has to be maintained. Element concentrations are hence limited. Incorporation of some elements produces complex zoning, including hourglass like patterns, which are the focus of the first contribution. Zoisites from Cima di Bonze (Sesia Zone) show spectacular hourglass zoning defined by Fe-content variations. The hourglass zones have a distinct birefringence and a different extinction angle than the regular part of the zoisite. We show by detailed XRD (X-ray diffraction) and confocal Raman analyses that the high Fe-zones are nevertheless zoisite, and not clinozoisite as one might expect. High resolution TEM (transmission electron microscopy) analyses show planar defects on (100) that can be interpreted as small-scale clinozoisite modules. However, these clinozoisites cannot be interpreted as a distinctive thermodynamic phase and the entire mineral has to be considered as zoisite. The miscibility gap between two zoisites (Xep = 0.1 and Xep = 0.15) can be then definite at 550 ± 50°C and 14 to 20 Kbar. Strongly zoned garnets in quartz rich metapelite from the Monte Mucrone area (Sesia Zone) show evolution form 3D mushroom to atoll structure. The second contribution presents textural investigations, garnet zoning and thermodynamic modeling that demonstrate that atoll garnets are the result of two distinctive growth events. (1) Garnet atoll structure is already formed during a prograde Hercynian path from 525 °C and 6.2 kbar to 640 °C and 9 kbar. It results in an initial poikilitic growth followed by a final idiomorphic growth event. (2) Alpine HP garnet are homogenous (550 °C and 20 kbar) and grew around and also inside the Hercynian garnet. Lack of prograde Alpine garnet and fast growth of the HP garnet is explained by the absence of water during much of the prograde path. Water saturation was only observed towards the end, close towards the peak metamorphic conditions. Diffusion could be a limiting factor for crystal growth. It has also a great importance in geochronology. HP vein inside the metagranitoide of the Monte Mucrone (~300 Ma) was investigated to determine argon diffusion scales during high-pressure metamorphism. 40Ar/39Ar biotite ages profile from the vein toward the metagranodiorite show a diffusion curve: old ages (800 Ma) located close to the vein decrease until homogenous 170-150 Ma ages are obtained, two centimeter away from the vein. Centimeter-scale diffusion occurs with help of a fluid phase marked by high chlorine concentrations. Argon diffusion is reduced to a millimeter scale when free fluid is absent. Very short diffusion distance permits to preserve pre-Alpine ages. The 170-150 Ma ages are considered to be geologic meaningful, probably resulting from the extensional tectonics linked to opening of the Tethian ocean.

Investigations of a thermosensitive gel to temporarily occlude crural arteries in femoro-distal bypass surgery

L'artériopathie oblitérante des membres inférieurs (AOMI) est une pathologie de plus en plus fréquemment rencontrée en raison du vieillissement le la population et de l'augmentation de la prévalence du diabète. Les patients souffrant d'AOMI se manifestant par une ichémie critique du membre nécessitent un geste de revascularisation, afin que le risque d'amputation, acte fortement morbide, soit diminué. La revascularisation par voie endovasculaire est de nos jours la technique de premier choix mais en cas d'occlusion longue des artères jambières, une approche chirurgicale avec confection d'un pontage ne peut être évitée. La technique nécessite alors, lors de la confection de l'anastomose, de l'occlusion temporaire de l'artère en amont et en aval de rartériotomie, ce qui est réalisé traditionnellement à l'aide de clamps ou cathéters intravasculaires. Ces instruments présentent différents inconvénients reconnus - efficacité médiocre au vu d'artères fortement calcifiées et induction de lésions endothéliales notamment. Un nouveau type d'instrument est apparu sur le marché après approbation de la FDA, sous forme d'un gel thermosensible qui constitue un bouchon occlusif une fois injecté dans l'artère et se dissout spontanément après quelques minutes. Ce gel ayant été expérimenté avec succès en chirurgie cardiovasculaire chez des animaux, nous avons voulu évaluer l'efficacité et l'innocuité de son utilisation lors de la réalisation de pontages fémoro-jambier dans une cohorte de vingt patients. Différents paramètres opératoires ont été notés tels que le volume de gel injecté, les temps d'occlusion efficace et de confection d'anastomose ainsi que la qualité de l'occlusion vasculaire obtenue. Une artériographie per-opératoire a été réalisée de manière systématique à la recherche d'emboles de gel résiduel. Les taux de perméabilité primaire, de sauvetage de membre et de survie à 6 mois ont été rapportés. Les résultats sont satisfaisants puisque la qualité d'occlusion a été jugée bonne à excellente dans la totalité des cas sans qu'aucun instrument d'occlusion supplémentaire n'ait dû être employé et que le temps d'occlusion dépassait légèrement le temps nécessaire à la confection de l'anastomose. L'artériographie des deux premiers cas seulement a révélé la présence d'emboles distaux, avant que nous corrigions notre technique pour obtenir une dissolution instantanée du gel. Nous avons obtenu à 6 mois un taux de perméabilité primaire de 75% avec un taux de sauvetage de membre à 87.5%, le taux de mortalité à 30 jours étant de 10% - sans relation avec le gel. En conclusion, nous avons montré que l'utilisation de ce gel comme instrument d'occlusion vasculaire temporaire est sûre et efficace lors de la chirurgie de pontage fémoro-jambier. L'hypothèse qu'il pourrait être moins délétère pour l'endothélium et contribuer ainsi à une amélioration du taux de perméabilité des pontages distaux mériterait d'être testée dans le cadre d'une étude randomisée multicentrique.